Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Метаболизм и миграция хлорсодержащих гербицидов (2,4-Д, ТХАН) и гексахлорана в условиях сельскохозяйственного производства

^ с о з' 5"

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ

Киевский научно-исследовательский институт гигиены труда и профессиональных заболеваний

На правах рукописи.

ДАВВДЮК Евгения Ивановна УДК 612.6:543.064:632.95.028

МЕТАБОЛИЗМ И МИГРАЦИЯ ХЛОРСОДОТАЩИХ ГЕРЕЩЦОВ /2,4-Д, ТХАН/ И ГЕКСАХЛОРАНА В УСЛОВИЯХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

14.00.07 - Гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Киев - 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пластических масс Министерства здравоохранения СССР.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор М.А.КЛИСЕНКО

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук В.Г.ЦАПКО,

доктор биологических наук Е.Г.ИВАНЮК

Ведущая организация:

Днепропетровский агроуниверситет

Защита состоится " "___ 1992 г. на заседании

специализированного совета Д.088.18.01 при Киевском научно-исследовательском институте гигиены труда и профессиональных

заболеваний Министерства здравоохранения Украины в_часов.

по адресу:

252033, Киев-33, ул. Саксаганского, 75..

/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского НШ гигиены труде и профзаболеваний МЗ Украины.

Автореферат разослан г.

Ученый секретарь специализированного совета старший научный сотрудник,

кандидат медицинских наук А.И.Ковалева

- ХуА^уальность работы. Последнее десятилетие развития общества знаменуется ростом научно-технического прогресса. С усилением его темпов возникает ряд экологических проблем, связанных с хозяйственной деятельностью человека. Поэтому познание процессов антропогенного воздействия на биосферу выдвигает на передний край биологических наук синтезирующую науку - экологию, позволяющую раскрыть различные взаимосвязи между живши организмами и средой их обитания.

Для'современного этапа антропогенного воздействия на природу характерна локальная экологическая деградация с различной степенью нагрузки на представителей ценоза и человека. Однако ее масштабы могут носить и глобальный характер, представляя опасность для биосферы о целом.

Значительный вклад в решение экологических проблем применения пестицидов вносит гигиена. Это ггрезде всего относится к решению вопросов безопасности применения пестицидов для здоровья человека и возможного уменьшения загрязнения их токсичными остатками окружающей среды.

В качестве примера антропогенного воздействия на экосистему может служить химизация сельскохозяйственного производства /пестициды, минеральные удобрения и др./. Накопление остатков агро-химикатов в элементах ландшафта приводит к нарушению нормальной деятельности и снижению самоочищающей способности ценозов. В интенсивном эерносвеклосеянии Лесостепи Украины постоянное примене--ние производных 2,4-Д, трихлорацегата натрия и гексахлорана /2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ/ сопровождается следующими последствиями. Эти препараты, частично разлагающиеся абиотическим путем, метаболи-зируются в объектах агробиоценоза до более токсичных для биоты и человека соединений, которые с остатками исходных веществ накапливаются в производимой сельхозпродукции, проникают в водный и воздушный бассейн, поступают в организм человека.'Эти хлорорга-нические соединения /ХОС/ подавляют деятельность представителей ценоза и могут воздействовать на здоровье сельского населения.

Большое внимание решению гигиенических вопросов, связанных с воздействием пестицидов на человека, уделял академик Л.И.Медведь. Этой проблеме посвящена научная работа его учеников, но основное внимание в ней уделялось изучению исходных препаратов. Вопросы эколого-гигиенической значимости биопревращения, миграции метаболитов с обрабоатнных полей, вероятность их поступления

в организм сельского жителя, установления комплексного воздействия пестицидов и их метаболитов на представителей агробиоценоза и человека, с учетом других видов загрязнения, освещены недостаточно полно, а некоторые сведения вообще отсутствуют.-

Цель работы. Дать комплексную эколого-гигиеническую оценку метаболизму и миграции 2,4-Д, 'ГХАН, ГХЦГ в агроэкосистеме как факторов, определяющих нагрузку пестицидов на представителей ценоза и человека.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследований.

Изучить:

- метаболизм и миграцию 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценоэе Лесостепной зоны Украины ;

- влияние пестицидов и их метаболитов на представителей ценоза и качество продукции ;

- возможность использования животных для индикации нагрузки ХОС на экосистему;

- миграцию ХОС из агробиоценоза в водный и воздушный бассейн ;

- закономерности поступления, накопления, превращения и выведения 2,4-Д, ГХАН, ГХЦГ, ДЦ'Г из организма сельских жителей ;

- возможность передачи ХОС и их метаболитов ох матери ребенку до и после его рождения;

- образование фотосмога над полями сахарной свеклы и степень радиоактивного загрязнения как фактора, сопутствующего воздействию пестицидов на экосистему, а также:

- дать оценку экономических и экологических последствий интенсивного применения агрохимикатов ;

- разработать методики контроля содержания 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦТ и их метаболитов на основе современных методов анализа- жидкостной, газожидкостной, тонкослойной хроматографии /ВЭЖХ, ГЖХ,

тех/.

Работа выполнена в рамках тем проблемной комиссии и по заданию Совета Министров СССР /М/82, 19/66, 36/86, 5/87, 20/87, 1/89, 12/89/, включающих следующие вопросы: изучение причин отравления

свекловодов на полях и изменение здоровья населения в связи с нагрузкой пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве ; разработка основ интегральной оценки качества окружающей среды и создание системы наблюдений за воздействием пестицидов на население в сельскохозяйственных регионах ; разработка унифицированных методов определения и идентификации остаточных количеств пестицидових метаболитов/, планируемых к производству, для санитарно-химиче-сюгх исследований.

Научная новизна и теоретическое значение исследований. Впервые проведено комплексное исследование путей миграции метаболитов по звеньям экологической цепи и дана их количественная оценка:

- установлены закономерности метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценозе, определяющиеся почвенно-климатическими условиями Лесостепи Украины ;

- выявлены особенности накопления, метаболизма и миграции 2,4-Д и ТХАН в организме животных и растений, роль животных в индикации загрязнения экосистемы гербицидами и их метаболитами ;

- выявлены особенности поступления, накопления, превращения и выведения 2,4-Д, ТХАН, метаболитов из организма сельских жителей и возможность их передачи от матери к ребенку до и после его рождения ;

- дана комплексная /качественная и количественная/ оценка на- . грузки пестицидов и их метаболитов на представителей ценоза и, человека на фоне других видов антропогенного воздействия /загрязнение экосистемы стойкими ХОП, минеральными удобрениями, радионуклидами/ ;

- дан анализ экономической эффективности и экологических последствий применения агрохимикатов при интенсивной .технологии, позволивший выявить нарушения в использовании средств химизации в хозяйствах ;

- разработаны оригинальные методики разделения, идентификации и определения смесей ХОС и их метаболитов с привлечением ВЗЖХ, ПКХ, ТСХ.

Теоретически обоснованы: закономерности метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в объектах агробиоценоза ; поступление, накопление, превращение и выведение ХОС из организма сельских жителей;

возможность индикации загрязнения агроценоза ХОС и их метаболитами с помощью животных-биоиндикаторов.

Обоснована значимость метаболизма в опасности для здоровья человека и экосистемы в целом. Анализ последствий воздействия метаболитов гербицидов /2,4-Д, ТХА11/ на объекты агробиоценоза вносит вклад в развитие их экологического и гигиенического нормирования.

Практическая значимость работы. Данные диссертационной работы использованы для биомониторинга пестицидов в биосредах человека, что позволяет повысить профилактику неблагоприятного воздействия препаратов на организм, улучшить диагностику и лечение лиц, тлеющих контакт с пестицидами.

Результаты работы использованы при гигиеническом и могут быть использованы при экологическом нормирований; в проведении мероприятий по улучшению качества окружающей среды, восстановлении нарушенных ценозов, сохранении здоровья разных групп населения.

Данные о содержании 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в почве, воздухе, воде, биоматериале растительного и животного происхождения использованы при решении вопросов о масштабах и объемах производства и применения пестицидов в стране.

Результаты наблюдений за динамикой образования фотосмога над полями должны быть использованы при установлении сроков выхода на работу полеводов.

Данные о миграции ХОС и их метаболитов в почвенном профиле могут быть использованы при разработке мероприятий по борьбе с вредными организмами с учетом мезорельефа местности и состояния почвенного покрова.

Разработанные на основе современных хроматографических методов /ВЭЖХ, ИХ, ТСХ/ методики, позволяющие идентифицировать до 50хлор-содержыцих соединений, могут быть использованы для санитарно-химического контроля за содержанием остатков XX и их метаболитов в различных объектах биосферы.

Данные о кумуляция ХОС и их метаболитов в организме дождевых червей и полевки могут быть использованы для индикации загрязнения экосистем и биомониторинга теплокровных.

На основании результатов исследований разработан ряд организационных, гигиенических и агротехнических мероприятий для снижения нагрузки агрохимикатов на экосистемы и восстановления нарушенных участков пашни.

Результаты диссертационной работы включены в курс лекций по подготовке специалибтов СЭС и агрохимслужбы.

Расчет экономической эффективности использования агрохимикатов позволяет вскрыть нарушения, допускаемые хозяйствами, что не соответствует экологическим, гигиеническим и агрохимическим требованиям к применению средств химизации в сельскохозяйственном производстве.

Результаты исследований полонены в основу двух информационных писем, 14 методических указаний по определению ХОС и их метаболитов в различных объектах биосферы /4 утверждено, 4 направлено на утверждение, 6 подготовлено к утверждению/,'заявки па изобретение />4912986/25/ и 6 рацпредложений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Характеристика процессов метаболизма и миграции 2,4-Д,ТХАН, ГХЦГ в объектах агробиоценоза на фоне других видов антропогенной нагрузки.

2. Оценка роли биотического фактора в деградации пестицидов и индикация экологического состояния системы.

3. Закономерности и гигиеническая значимость миграции остатков пестицидов и их метаболитов из агроценоза в окружающую среду и организм сельских жителей.

4. Опенка экономических и экологических последствий при интенсивном зерносвеклосеянии в Лесостепной зоне Украины.

работы. Основные положения диссертационной работы обобщены и доложены на II научных форумах союзного, республиканского /¡Сиев, Рига, Тарту, Ленинград, Луганск, Черкассы, Сочи и др. в 1985-1991 гг./ и международного значения /УП Международный конгресс по химии пестицидов, Гамбург, 1990 г./.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 28 научных работ /из них 6 самостоятельно/ во всесоюзных журналах, сбор-

никах научных трудов, материалах международного, союзных и республиканских научных форумов.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 184 страницах машинописного текста, иллюстрирована 43 рисунками и I таблицей. Указатель литературы содержит 293 источника отечественных и зарубежных авторов. Диссертация состоит из аналитического обзора литературы, объектов и методов исследования, трех глав собственных исследований, обсуждения результатов исследований, заключения, выводов, списка внедрений результатов в практику, указателя литературы, приложений.

При выполнении работы проведено II экспедиционных выездов в хозяйства, на территории которых заложено 18 почвенных разрезов и 120 раскопок, отобрано 3,5 тыс. проб объектов.окружающей среды /почва, вода, воздух/ и биоматериала /органы, ткани растений, наземных и почвенных животных, коровье молоко, биосреды человека -кровь, моча, грудное молоко, околоплодные воды/, количественный хроматографический анализ которых проведен по 16 ХОС.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования выбраны широко и постоянно применяемые в зерносвекловичном севообороте лесостепи Украины хлорсодержащие пестициды ТХАН, ГХЦГ, производные 2,4-Д и фоновый загрязнитель ДЦТ, их метаболиты и производные /2,4-ДЮ, ТХУ, ДХУ, МХУ, ГХБ^-,^-, J3- и tf-IW ДЦЭ, ДВД/. .

При выполнении работы использованы традиционные подходы и методы, применяемые в почвоведении, агрохимии, гигиенических, экологических, экономических исследованиях и математической обработке ~ данных. Новые методики измерения массовой доли X0G и их метаболитов в различных средах биосферы, разработанные нами на основе БЭЖХ, ГЕХ и ТСХ, а также ранее разработанные М.А.Клисенко.В.Д.Чми-лем, В.Ф.Демченко, Д.Б.Гиренко, М.В.Письменной и частично модифицированные нами. Комплекс методик позволяет идентифицировать до 50 ХОС и их метаболитов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В интенсивной технологии возделывания зернопропашных культур в Лесостепной зоне Украины постоянно применяется большой объем агрохимикатов, в том числе ГХЦГ, ТХАН и производные 2,4-Д. Эти

препараты способны накапливаться в различных объектах агробиоце-ноза. Почвенные и наземные организмы превращают исходные ХОС до более подвижных соединений, легче выводящихся из организма. Биопревращение ХОС сопровождается миграцией токсичных метаболитов из агробиоценоэа в сопредельные среда, что приводит к вторичному загрязнению остатками ХОС и метаболитами атмосферного воздуха,.питьевой воды, продуктов питания, через которые ксенобиотики поступают в организм сельских жителей.

О организшчеловека происходит самоочищение с метаболическим превращением и выведением токсикантов, но возрастание их суммарной нагрузки может тормозить эти процессы и приводить к накоплению ХОС и метаболитов в организме, и обусловливать их передачу от матери к ребенку, что представляет опасность для популяции человека.

Реальная опасность пестицидов еще не полностью осознана/Ё.А.Дмитриев, 1990/, поскольку их экологические свойства часто приуменьшены. Согласно национальному мониторингу США, наличие пестицидов обнаружено практически во всех контролируемых объектах /М. 14.Лунев и др., 1988/.

Повторное применение пестицидов с высокой биологической активностью приводит к их накоплению в почве, снижению ее плодородия и загрязнению окружающей среды. Деградация и детоксикация пестицидов в почве затрудняется в результате сорбции, что тормозит микробиологическое превращение и повышает персистентность загрязнителей. Поэтому почва - начальная фаза в системе почва - сопредельные среды - человек. Для объективной оценки реальной опасности пестицидов крайне необходимо изучение их поведения в почве и установление факторов, влияющих на детоксикацию /В.А.Закордонец и др., 1987; В.А.Ковда, 1985; М.И.Лунев, 1988/.

Метаболизм и миграция пестицицов в объектах агробиоценоэа. С целью комплексной оценки метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агроэкосистеме для определения"* значимости как факторов, определяющих нагрузки ХОС на представителей ценоза и человека, прове-деннне нами исследования показали следующее.

Ведущим фактором, определяющим детоксикацию и миграцию ХОС в темно-серой лесной почве и типичном черноземе, скорость выведения их в водный и воздушный бассейн , является метаболическое превра-

ще'ние в активном слое лочвы. Течение процессов связано как со структурой и свойствами препаратов, так и с биоактивностью почвы, ее гидротермическим режимом, свойствами и характеристиками горизонтов.4

Деградация 2,4-Д и ТХАН в двух основных типах почвы Лесостепной зоны протекает по экспоненциальной зависимости. К концу вегетации культур и на следующий год после применения их остатки в пахотном слое сохраняются на уровне сотых и десятых мкг/кг /рисЛ/. Разложение ГХЦГ протекает гораздо медленнее: легче -в черноземе, труднее - в серой лесной почве. ДЦТ /фоновый глобальный загрязнитель/ очень слабо разрушается в серой лесной почве и еще слабее в черноземе. Остатки этих хлорорганических пестицидов /ХОП/ постоянно присутствуют в почве, но их уровни в пахотном слое не превышают ЦЦК.

, Метаболизм 2,4-Д и ТХЛН сопровождается образованием 2,4-ДХФ, ди- и монохлоруксусной кислот /ДХУ, МХУ/. ГХЦГ и ДЦТ - изменением состава изомеров и образованием хлорфенолов и хлорбензолов. Накопление, перенос и перераспределение остатков ХОС и метаболитов в профиле почв зависит от рельефа местности, генетических свойств и гидротермического режима почвы, свойств исходных ХОС и продуктов их превращения. 2,4-Д и ТХЛН слабее, чем ГХЦГ и ДЦТ, удерживаются органическим веществом и легче перемещаются в двух типах почвы. Скорость миграции и адсорбция пестицидов в разных типах почвы неодинакова -и связана со строением и генетическими свойствами горизонтов.

В темно-серой лесной почве производные ТХАН прочнее сорбируются в нижних горизонтах /до I• ТО--'- мг/кг/, богатых монтмориллонитом; изомера ГХЦГ задерживаются разными горизонтами /1•10_3-2.мг/кх/, а ДЦТ - богатым органическим веществом в пахотном слое /до мг/кг/.

В профиле типичного чернозема 2,4-Д и ТХАН удерживаются слабо и в основном накапливаются в подпахотном слое /1'10-^-7-10-^м1/кг/. Это объясняется сильным механическим уплотнением и засолением пахотного слоя минеральными удобрениями. Влияние удобрений на поведение пестицидов в почве описано и в литературе /В.А.Ковда,1981; Ф.А.Тихомиров, 1935/. ДЦТ и ГХЦГ хорошо связываются органикой пахотного слоя /до 5-Ю-2 и 2-Ю-1 мг/кг/ и в переходном горизонте. Слабое связывание этих ХОП отмечено только в подпахотном слое,что указывает на изменение его генетических свойств.

еРк

и

40 2Ь 30 мкг/нг

Рис.1. Распределение XX в профиле типичного чернозема /поле ТУ, колхоз "Червона э4рка"/

I - июль 1986 г., П - октябрь 1987 г. ;

I -5 -

ГХЦГ, 2 -2,4-ДХЗ, 6

ч

'ХБ.

2,4-Д, 4 - ТХАН,

Метаболиты ХОС легче исходных соединений мигрируют в профиле и выводятся в почвообразующую породу /I-10_э-7-10~^ мг/кг/.

Обогащение активного слоя почвы метаболитами ХОС происходит в результате биопоглощения, превращения, перераспределения и выведения их из тканей организмов, населяющих ценоз. В биотрансформации принимают участив представители разных уровней сообщества /например, культурные растения, почвенные и наземные животные/. Характер превращения и скорость выведения токсикантов из организма определяются физиологическими особенностями представителей и свойствами соединений, но миграция и выведение метаболитов из тканей и организмов в почву осуществляется быстрее, чем исходных ХОС.

На фоне других видов нагрузки высокотоксичные метаболиты нарушают деятельность деструкторов и трансформаторов пестицидов и азотфиксирующих организмов. Это замедляет разложение ХОС и метаболитов, приводит к их накоплению в объектах агробиоценоза. Микробиологический анализ почвц С. А.Ивашиной /ВНИМГШТОШ, 1982,1987/ показал, что численность микроорганизмов, сапрофитов и актиноми-цетов в серой лесной почве/при прямом посеве на питательную среду1'

. ю

составляла 3,3-Ю4, 9Л07 и 2-Ю6 тыс. клеток/1 г почвы. В типичном черноземе численность микроорганизмов и сапрофитов была в 5, а актиномицетов в 20 раз ниже. В обеих почвах отмечено низкое содержание тарификаторов и повышенное споровых бактерий, что свидетельствует о неблагоприятных условиях для почвенной биоты.

Большой вклад в биодеградацию 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ вносят культурные растения /пшеница, кукуруза, свекла - основные культуры севооборота/. Поступление ХОС в вегетативные органы сопровождается -биофотосинтезом и оттоком исходных препаратов и метаболитов с .продуктами ассимиляции в репродуктивные органы и запасающие ткани с последующим частичным выведением в почву. Скорость перемещения соединений в проводящих системах определяется структурой и свойствами соединений, а также физиологическими особенностями каждой культуры. Однако процесс самоочищения растений от ХОС не обеспечивает полного удаления их остатков из органов. Накопление токсичных веществ в растениях приводит к загрязнению ими кормов и пищевых продуктов /до десятков мкг/кг/, что небезопасно для животных и человека.

Важная роль в очищении почвенного покрова от 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦТ принадлежит дождевым червям, в организме которых одновременно происходит два экологически важных процесса: биоконцентрирование соединений до сотен мкг/кг массы тела и биодеградация их в субстрате почвы. Накопление больших количеств ХОС и метаболитов в организме животных приводит к нарушению их нормальной деятельности и снижению общей численности, что отражается и на очищении почвы. Иногда приемы агротехники обеспечивают довольно высокую численность животных в активном слое почвы /101 экз/м^ серой лесной почвы/, несмотря на загрязнение пестицидами, но она может быть и низкой /17 экз/м2 типичного чернозема/, поскольку это связано с экологическим состоянием среды. Поэтому дождевые черви являются универсальными деструкторами ХОС и уникальным биоиндикатором /количественным и качественным/ загрязнения XX и ,их метаболитами экосистем.

Другим биоиндикатором может служить полевка обыкновенная.В организме полевки накопление и распределение ХОС происходит по-разному, в зависимости от пола. Однако у самок и самцов есть тест-органы, где соединения накапливаются избирательно до десятков мкг/кг и независимо от пола: 2,4-Д - сердце; 2,4-ДХФ и производные ТХАН - мышечная ткань; ДЦТ и ГХЦГ - селезенка; ГХБ - почки

/ферментативное разложение ХОП в печени/. Поэтому полевка может быть использована при мониторинге теплокровных в качестве природной биомодели.

Процессы кумуляции и биопревршцения 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ и ДДТ характерны и для крупного рогатого скота. Показателем этих процессов в организме служит содеркание соединений в коровьем молоке /до нескольких мкг/л/. Состав ХОС и их метаболитов в молоке зависит от условий содержания корой. При пастбищном режиме и докорме сеном увеличивается содержание ГХЦГ и ДЦТ, при стойловом и включении в рацион зеленой массы и силоса - 2,4-Д и хлоруксуоних кислот / ХОС до 10 мкг/л/. Метаболизм ХОС может протекать в двух направлениях: с преимущественным образованием хлорбензолов/пастбищное содержание/ и хлорфенолов /стойловое/. Биопревращение в организме коров сопровождается трансформацией изомеров ГХЦГ и метаболизмом ТХУ до ДХУ м МХУ. Остатки 2.4-.-Д и 2,4-ДХФ в молоке превышали ЦЦУ.

Циркуляция и биопревращение ХОС в агробиоцьнозе сопровождается поступлением их соединений ц воздух над полями и грунтовые воды /до 1-Ю-^ мг/м^ и мг/л/. Скорость выведения загрязнителей

в сопредельные среды определяется свойствами соединений и почвенно-климатическими условиями.

Их поступление в грунтовые воды носит волнообразный характер, что соответствует периодически промывному типу водного режима и строению подстилающей породы. В теплые периоды года в грунтовой воде увеличивается содержание 2,4-Д, 2,4-ДХФ и производных ТХАН, в прохладные - ГХЦГ и ДЦТ. Максимальные уровни загрязнения отмечены для 2,4-ДХФ и метаболитов ТХАН /до 5* 10""^ мг/л/, концентрации других ХОС в пределах от 1.10"^ до мг/л.

• Основными загрязнителями паровой фазы воздуха над полями являются ХОП /50-97%/, их содержание в аэрозоле значительно ниже.Около 40$ общего загрязнения воздуха приходится на 2,4-ДХФ. Концентрации 2,4-Д и ГХВ невелики. Присутствие производных ТХАН обусловлено наличием в воз,духе почвенной пыли. При проведении полевых работ загрязнение воздуха увеличивается. Постоянно высокое содержание в воздухе отмечено только для 2,4-ДХФ /до 2-10"^ мг/м3/. Уровни загрязнения другими соединениями не превышали ГЩК, кроме ДЦТ в 1988 г. /0-Т0~^ мг/м^/, и достигали 9-10"^ мг/м^ в паровой фазе и 2-10"^ мг/м3 в аэрозоле.

Поступление ХОС и их метаболитов из объектов агробиоценоза в окружающую среду и организм человека, проживающего в сельской местности. Миграция и деградация пестицидов в агробиоценозе /рис. 2/ приводит к накоплению токсичных остатков в пищевых продуктах, поступлении в атмосферный воздух и питьевую воду населенного пункта и организм сельских жителей.

Концентрации ХОС и их метаболитов в питьевой воде /до 1-10"^ мг/л/ выше, чем в грунтовой /до 5-10"^ иг/л/, поскольку поступление остатков сопровождается вторичным загрязнением подпитывающих вод и концентрированием соединений донными отложениями колодцев. Однако уровни загрязнения воды в колодцах для каждого соединения не превышали ПДК.

Загрязнение воздуха в населенном пункте отдельными ХОС и их метаболитами /до сотых мкг/м^/постоянно, исключение составляют только производные ТХАН, поступающие в воздух только при интенсивных полевых работах. Все изученные ХОС, их изомеры и метаболиты /2,4-Д, хлоруксусные кислоты, у-, ¿-, и ¿Г-ГХЦГ, 4,4'-,ВДГ и его производные, ГХБ, 2,4-ДХФ/ являются потенциальными загрязнителями воздуха в населенном пункте.

Суточное поступление индивидуальных ХОС /2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ.ДЦТ/ и их метаболитов /ди- и монохлоруксусной кислоты, 2,4-ДХФ, ГХБ/ в организм сельских жителей составляло: с пищевыми продуктами -до десятков мкг, с вдыхаемым воздухом - от десятых долей до десятков мкг, с питьевой водой - от сотых до десятых долей мкг в сутки. Во время осенней уборки суточное поступление 2,4-Д, ГХЦГ, ДЩ\ ГХБ и 2,4-ДХФ в организм полеводов и механизаторов в 2-10 и более раз превышало ДСД для каждого вещества. Вклад в суточное поступление производных ТХАН достигал 0,5 мкг/кг массы тела в сутки. Все эти соединения постоянно обнаруживались в биосредах сельских жителей как в период уборки, так и в зимнее время/рис.3/. Рассчитанный нами индекс биологической экспозиции для 2,4-Д указывает на то, что во время уборки нагрузка этого препарата на человека в 10 раз превышала ДСД.

С возрастанием нагрузки, при продолжительном воздействии ХОС во время уборки, содержание их в крови достигало 2-100 мкг/л. Это вызвано замедлением биоразложения и выведения соединений из организма, в результате чего наблюдается смещения периода полувыведения на продолжительное время. С прекращением поступления пестицида

Метабо- Полная

лизм дегра-^

дапия

Рис. 2. Схема миграции и деградации песгяшдов в агробиогеосистемах

т -•140 -400 60 20 s 4

V>i 0,6 0,2

o,oa; 0,0+

№ s

i

i

í s

ш

I

jaa осень

es зима

IE

II

Рис.З. Содержание ХОС в крови и моче жителей с. Журавлиха во время осенних уборочных работ и в зимний период /1986-1988 гг./:

, А - женщины, Б - мужчины; I - кровь, И - моча;

I - ГХЦГ, 2 - ДДТ, 3 - 2,4-Д, 4 - ТХЛН, 5 -6 - ГХБ7

ДХФ,

эти процессы ускоряются, но в женском и мужском организмах они протекают неодинаково.

Накопление ХОС и метаболитов в организме сельских жителей указывает на возможность их передачи от матери ребенку. Это подтверждается анализом биологических жидкостей кормящих матерей двух регионов Украины, проживающих в сельской местности. Установлено, что суточное поступление ДДТ, ГХЦГ, 2,4-Д, 2,4-ДХФ с молоком матери в организм младенца мг/л/ может в 2-8 и более раз превышать регламент ФА0/В03. Микропримеси ХОС и их метаболитов в грудном молоке и околоплодных водах матери /от сотых долей до нескольких мкг/л/ свидетельствуют об их передаче ребенку до и после его рождения.

Факторы, усиливающие опасный эффект пестицидов, и оценка последствий после применения агрохимшсатов. Наряду с нагрузкой ХОС на звенья arpo окосистемы /включая человека/ не менее важен учет и других видов загрязнения. Например, газообразные потери с.оедине-

пий азота в воздух и радиоактивное воздействие, возникшее после аварии на Ч/\ЭС.

Неправильное внесение минеральных удобрений приводит как к засолению и изменению свойств почвы, подавлению ее биоактивности и загрязнению ландшафта токсичными веществами, так и к потерям соединений азота в воздух. При их взаимодействии с фотоокислителями /Од, НрО^ и др./ и углеводородами над полями образуется фотохимический смог. Концеентрации фотооксидантов //УО^, СО^, ПАН и др./, превышающие ПДУ /установленный ВОЗ - 0,12 мг/м3/, наблюдаются с 10 ч 30 мин до 15 ч 30 мин. Они возрастают к полудню и могут в несколько раз /2,5-8/ превышать ПДУ. В период резкого возрастания концентраций после 10 ч 30 мин возможны интоксикации свекловодов, работающих на полях, сппровождающиеся общим недомоганием или массовыми отравлениями. Поэтому при возникновении фотосмога необходима правильная регламентация режима работ на полях.

Важным фактором, требующим учета, является и повышение радиоактивного фона в сельской местности. Несмотря на то, что.его уровни не превышали гигиенических регламентов /по цеэиго-134/137 на 2-3 порядка ниже I- Ю-''' Ки/кг готовой продукции/, воздействие даже малых доз радиоизлучения в сочетании с другими видами нагрузки может представлять опасность для живых организмов и человёка /В.Ф.Кириллов и др., 1988; Б.Г.Розанов, 1985/. Поэтому необходимо дальнейшее исследование влияния солнечного излучения и радиоактивности на превращение исходных форм пестицидов и их метаболитов.

Фактор комплексного воздействия ксенобиотиков различной природы приобретает все большую значимость в риске для человека и часто связан с нерациональным применением средств химизации. Свидетельством их эффективного использования является повышение урожайности культур с наименьшими потерями энергоматериальных средств, сохранение плодородия почвы и .обеспечение экологической безопасности для представителей ценоза и человека.

Анализ экономической эффективности химизации производства /пестициды, минеральные удобрения/ в хозяйствах показывают, что несоблюдение экологических требований к применению агрохимикатов приводит к ежегодным энергоматериальным потерям в размере десятков и сотен рублей на гектар зерносвекловичного севооборота. Нарушения являются также причиной/(отклонения от санитарно-гигиенических нормативов и смещения биологического равновесия в агроэко-

системе. Наносимый экологический ущерб проявляется в: снижении самоочищения ценоза; угнетении гомеостаза полезных организмов; ухудшении продуктивности и качества продукции агроценоза; изменении качества окружающей среды и увеличении вредного воздействия на сельское население.

Г1о физической, химической и другим видам нагрузки такую экосистему можно отнести к нарушенным ценозам /Ш.Вацлов, О.Рудольф, 1965/. Проблема восстановления нарушенных ценозов нуждается в разработке методов диагностики, контроля и рекультивации. В качестве одного из методов диагностики и контроля предлагается проводить экологический мониторинг с использованием биоиндикатора /дождевые черви/ и комплекса разработанных нами методик /ВЭЖХ, НИХ, ТСХ/ для определения ХОС и их метаболитов в объектах биосферы /рис.4/., обеспечивающих идентификацию около 50 соединений. Для снижения нагрузки агрохимикатов на ценоз /и человека/ и восстановления нарушенных участков рекомендуется ряд организационных, гигиенических и агротехнических мероприятий.

На УП Международном конгрессе по химии пестицидов ИШАК доктор л.АаоЬаиег к числу нерешенных отнес вопрос: "Насколько важны метаболиты?" Обобщение результатов нашего исследования, вероятно, позволяет внести вклад в ответ на этот вопрос.

' Нами показано, что миграция метаболитов ХОС из почвы в сопредельные среды и живые организмы представляет опасность для всех звеньев экосистемы. Метаболиты более, чем исходные ХОС, подвижны в почве и сопредельных средах, быстрее выводятся в питьевую воду и атмосферный воздух в сельской местности. На примере метаболитов ТХАН видно, что в отдельные периоды года их содержание в питьевой воде достигало 50-75% и более от общих остатков препарата. В аэрозоле воздуха наряду с метаболитами ТХАН обнаружены метаболиты 2,4-Д и других ХОП в количествах, превышающих концентрации исходных веществ. Подтверждением миграции метаболитов и исходных ХОС в атмосферный воздух является их наличие в смывах со стекол окон сельских домов и пробах снега, выпавшего на территории села. В зерне пшеницы и кукурузы остатки ТХАН в основном обнаружены в виде ТХУ /до 95 и 86$/, а в листьях - в виде ДХУ /до 86%/. Суммарное содержание ТХУ, ДХУ и МХУ в корнеплодах свеклы иногда в несколько раз превышало ГЩК. Готовая продукция растениеводства загрязнена остатками 2,4-Д, 2,4-ДХФ, изомерами ГХЦГ, ДЦТ и его производными.

г

тт;\г

ДЬ Т, ГХЦГ, ГХБ,

и, 4- ДХф и др.

скстракшя

ХОП: ДДТ, ГХЦГ,ПХБ, ПХд я др.

Очистка экстракта

концентрирование экстракта

1 _ Г* •--¡^^ ..

дат.пхБ.пхз п др. ХОП

ПРОБА

тех

изомеры ГХЦГ, ПХФ и др.

т

Групповая идентифи-каиия ХОП: ДЦТ, ПХБ, ПЮ и др.

Селективный анализ 1Ш>

т

Селективный анализ ДЦТ

1

Идентификация ЛдТ в присутствии ПХБ®

окетракпня ТХАН, 2,4-Д

Счистка зкстсакта

Получение производных

1:-:иектрлроБание экстракта

4г.

ГШ, 2,4-Д

авз!^:

- ", /

1.!с>

тех

ТХАК,2,4-Д В объединенных экстрактах

2,4-ДК

Рис. 4".

Схегла проведения анализа ХОП, ТХАН, 2,4-Д и их метаболитов альтернативно«! хроматографическигли методами.

2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦ'Г и их метаболиты обнаружены и в коровьем молоке.

Продукты метаболизма ХОС накапливаются в организме почвенных и наземных животных часто в больших количествах, чем исходные вещества. Метаболиты 2,4-Д, ГХЦГ, ДЦ'Г обнаружены в крови и моче сельских жителей, уровень их содержания превышал ДСД. В этих биосредах 50-60 и 85-96% производных ТХАН составляла МХУ. Следует также учитывать, что метаболиты ХОС обладают еще более выраженными, чем исходные препараты, токсическими, канцерогенными и другими неблагоприятными для человека и бйоты свойствами.

Большую тревогу вызывает накопление ХОП, ТХАН и метаболитов в грудном молоке сельских работниц. Количества 2,4-Д, 2,4-ДХФ, ГХЦГ и ДЦ'Г, поступающие в организм младенца с молоком матери, превышали ДСД, установленные ФА0/В03 и утвержденные МЗ СССР.

Результаты исследований показывают, что метаболизм и миграция ХОС /2,4-Д, ТХАП, ГХЦГ/ - основные, факторы, обусловливающие нагрузку пестицидов на агроэкосистеыу, в том числе и на человека. Другие виды нагрузки /стойкие ХОП, минеральные удобрения, радио-нуклиды и т.д./ усугубляют опасное действие ХОС и их метаболитов, увеличивая вероятность риска для обитателей ценоза и здоровья детского и взрослого сельского населения.

Таким образом, экологическая обстановка, сложившаяся в результате применения 2,4-Д, ТХАН и ГХЦГ при интенсивной технологии возделывания эернопропашных культур в Лесостепи Украины, приводит нас к заключению о необходимости запрета использования этих ХОС на территориях, где препараты применялись продолжительное время.

ВЫВОДА

I. Сохранение остатков 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДДТ в окружающей среде и вероятность поступления в организм сельских жителей определяется их разложением в агрооиоценозе. Представители агробиоце-ноза /растения, почвенные и наземные животны/ поглощают,накапливают, метаболизируют ХОС до более подвижных и токсичных для биоты и человека соединений /2,4-ДХФ, МХУ, ГХБ, иуь-ГХЦГ и др./ и выводят из организма. При постоянном применении препаратов в Лесостепи Украины воздействие токсикантов на обитателей ценоза /ми-

кроорганизмы, дождевые черви и др./, снижает самоочищающую способность почвы. Остатки 2.4-Д, ГХАН и их метаболитов в активном слое почвы /!• мг/кг/ могут сохраняться в течение 2-3

периодов вегетации культур зерносвекловичного севооборота, а остатки ГХЦГ и ДДТ мг/кг/ сохраняются постоянно, поскольку они мало разлагаются абиотическим путем и медленно мета-болизируются.

2. Поступление 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДДТ и их метаболитов из агро-биопеноза в окружающую среду связано с переносом и перераспределением в профиле почвы и зависит от рельефа местности, генетических свойств горизонтов почвы /% гумуса, насыщенность основаниями, кислотность, механический и минеральный состав и др./, гидротермического режима и физико-химических (свойств соединений /структура, размер и масса молекул, степень их диссоциации, растворимость веществ, их летучесть, способность к сорбции и др./. Миграция метаболитов в вертикальном и горизонтальном направлении почвенного профиля протекает легче, чем исходных веществ, они легче вымываются в нижние горизонты и грунтовые воды, поступают в приземный слой воздуха /Ы0_5-3. Ю-4 мг/л и 0-2- Г0"5-2. Ю"3 мг/м3/. Основными загрязнителями над полями, содержание которых превышало ПДК для атмосферного воздуха, являлись ДДТ и 2,4-ДХФ /до 6-Ю-3

и 2-Ю"2 мг/м3/.'

3. Миграция пестицидов в объектах агробиоценоза сопровождается поступлением и накоплением исходных ХОС и продуктов их превращения в выращиваемых культурах. Растения сахарной свеклы, озимой пшеницы и кукурузы метаболизируют 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ и частично выводят их из организм с экссудатом. При больших нагрузках на ценоз процесс самоочищения замедляется, поэтому остатки 2,4-Д и 2,4-ДХФ в зерне пшеницы и кукурузы /I-10-3-1*10"2 мг/кг/, в коровьем молоке /до 8-Ю-3 мг/л/ и ТХАН в корнеплодах свеклы /на уровнях, превышающих ИДУ, - 1-Ю-2 мг/кг/ ухудшают качество'производимой продукции, имеющей отклонение от гигиенических нормативов. Для оценки нагрузки этих ХОС и их метаболитов на экосистему можно использовать биоиндикаторы, к числу которых относится полевка, избирательно накапливающая в органах и тканях как ХОП, так и гербициды /2,4-Д,ТХАН/ до десятков мкг/кг, и дождевые черви, концентрирующие 2,4-Д,ТХАН, ГХЦГ и их метаболиты до сотен мкг/кг массы тела.

4. Поступление 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДДТ и их метаболитов с полей через грунтовые воды и воздушные потоки в питьевую воду и воздух

населенного пункта /МО^-МО'3 мг/л и I-Ю^-ЗЛО"3 мг/м3/ приводит к постоянному контакту различных групп сельского населения с этими соединениями. Поступление ХОС и их метаболитов в колодцы сопровождается вторичным загрязнением подпитывающих вод и концентрированием ксенобиотиков донными отложениями. Поэтому их концентрация в питьевой воде выше, чем в грунтовой /но не превышала ВДК/. Содержание ДЦТ и ГХЦГ /до 8-Ю"3 и 6-Ю-3 мг/ы3/ в воздухе населенного пункта не намного выше, чем над полями, а 2,4-Д и ТХАП - на том же уровне. Около 40$ от общего загрязнения воздуха изученными пестицидами приходилось на 2,4-ДХФ. Содержание Ж!, ГХЦГ, ГХБ в паровой фазе /50-9752/ выше, чем в аэрозолях /3-50%/. Соотношение изомеров ГХЦГ изменяется в разные периоды года: вс-сной и осенью в аэрозолях над полями преобладают^- и Г-изомеры, в сельской местности - У - и Л,-ГХЦГ, а лотом отмечена обратная зависимость. В паровой фазе над полями /независимо от времени года/ в основном содержались у- и ^-изомеры, а б населенном пункте - и £-ГХЦГ. При сухом и влажном осавдении ХОС оседают на поверхность домов и приусадебные участки /I-10~^-1-10~° мг/см^ ГХБ, ГХЦГ, 2,4-Д, ДЦТ, ТХАН, 2,4-ДХФ и I-КГ5-ЗЛ0~4 мг/л •талого снега 2,4-Д, ТХАН. ДЦТ, ГХЦГ, 2,4-ДХф/, что приводит к загрязнению жилищ и продукции, производимой в личном хозяйстве крестьян.

5. Загрязнение экосистемы остатками ХОС и их метаболитами приводит к поступлений этих соединений в организм сельских жителей, главным образом с пищевыми продуктами /ЫО^-ЫО"1 мг/сут/. Существенный вклад в поступлении пестицидов в организм вносит также загрязненный воздух /2-ГО^-бЛО-^' мг/сут/. Поступление отдельных соединений с питьевой аодой относительно невелико /3-КГ°-ТЛ0~3 мг/сут/. Суточное поступление 2,4-Д, ГХЦГ, ДЦТ, ГХБ, 2,4-ДХФ через три основных источника в период уборки в 2-10 и более раз превышало ДСД для каждого из них, а хлоруксусных кислот достигало 0,5 мг/кг массы тела в сутки.

6. Установлено, что с увеличением дозы и продолжительности поступления ХОС и метаболитов в орга.низм сельских жителей их содержание в крови может достигать 2-100 мкг/л каждого из препаратов. С увеличением содержания пестицидов их превращение и выведение замедляется, это приводит к смещению периода полувыведения на более продолжительное время. С прекращением поступления пестицида в организм, эти процессы ускоряются, но в женском и муж-

ском организмах они протекают неодинаково. Характер превращения и скорость выведения ХОС и их метаболитов из организма человека определяются дозой и продолжительностью воздействия соединений, полом и родом деятельности сельских жителей, ассортиментом потребляемых ими продуктов.

7. Продолжительное воздействие пестицидов на человека обусловливает их содержание в крови,в 2-10 и более раз превышающее ДСД ДЦТ, ГХЦГ, 2,4-Д, 2,4-ДХФ, и передачу исходных соединений и продуктов превращения от матери ребенку. Из организма матери 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ выводятся с молоком /до 1-Т0~3-1-10~2 мг/л/ в больших количествах, чем с мочой /до I • 10"^ мг/л/. Содержание гидрофильных 2,4-Д, 2,4-ДХФ, ТХАН в околоплодных водах /2,5-Ю-4-1-Ю"2 мг/л/ выше, а липофильных ГХБ, ГХЦГ. ДЦТ /МО^-З-М"3 мг/л/ ниже, чем в материнском молоке, что указывает на разное качество нагрузки ХОС до и после рождения ребенка. Суточное поступление 2,4-Д, 2,4-ДХФ, ГХЦГ, ДЦТ с молоком матери в организм ребенка в наблюдаемых районах Украины в 2-8 и более раз превышало регламент ФА0/В03.

8. Установлено, что метаболизм и миграция 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценозе определяют продолжительность их сохранения в окружающей среде, нагрузку на человека и другие организмы. Постоянное применение этих пестицидов в Лесостепи Украины на фоне загрязнения ландшафта стойки»,ш ХОП, минеральными удобрениями, радионуклидами

и других видов нагрузки является причиной отклонения от санитарно-гигиенических нормативов и смещения биологического равновесия в агроэкосистеме. Это сопровождается снижением самоочищающей способности ценоза, угнетением гомеостаза полезных организмов, снижением продуктивности и ухудшением качества продукции агроценоза, изменением качества окружающей среды и возрастанием нагрузки на взрослое и детское сельское население. По показателям видов нагрузки изученная нами экосистема относится к нарушенным ценозам и требует , восстановления.

9. Несоблюдение экологических, гигиенических, агрохимических требований при применении пестицидов и минеральных удобрений приводит к экономическим потерям в размере до сотен руб/га пашни основных культур зернопропашного севооборота в год и наносит экологический ущерб, проявляющийся в изменении свойств и плодородия почвы, увеличении общей нагрузки на экосистему, возрастании риска для биоты и человека.

10. Исходя из экологических, гигиенических, социальных и экономических последствий интенсивного приложения агрохимикатов в Лесостепной зоне Украины, в том числе 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ /обнаруженные практически во всех объектах агроэкосистемы/, и учитывая неблагоприятное действие на организмы и человека исходных препаратов и их метаболитов /л-, р-ГХЦГ, МХУ, 2,4-Д, хлорфенолы, хлор-бензолы и др./, которое может усиливаться в сочетании с другими ксенобиотиками различной природы, необходимо пересмотреть регламент применения 2,4-Д, ТХАН, ГХЦР с целью запрещения обработки шли территорий, где они использовались длительное время.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В ПРАКТИКУ

Результаты диссертационной работы использованы при:

- рассмотрении вопросов о масштабах производства и применения 2,4-Д, ШН в стране на 1990-1991 гг. ;

- рассмотрении вопросов гигиенического нормирования 2,4-Д, ТХАН и способах применения в народном хозяйстве ;

- клинических наблюдениях, диагностике и лечении лиц, имеющих профессиональный контакт с пестицидами ;

- обучении специалистов СЭС и агрохимической службы.

Данные исследований отражены в:

- информационном письме "Эколого-гкгиеническая оценка метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценозе" , -199-(;

- информационном письме "Биоыониторинг и эколого-гигиенические последствия применения 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ" , -(Зд-|;

- "Методических указаниях по групповой идентификации хлорорга-нических пестицидов и их метаболитов в биоматериале, продуктах питания и объектах окружающей среды методом адсорбционной высокоэффективной жидкостной хроматографии" ;

- "Методических указаниях по идентификации ¡¡"-ГХЦГ, его изомеров /сС-,р- и ¿"-ГХЦГ/ и метаболитов /полихлорированных фенолов/ в биологических жидкостях, органах, тканях и субклеточных фракциях печени теплокровных методом хроматографии в тонком слое сорбента" ;

- "Методических указаниях по ускоренному определен™ 2,4-Д и ТХАН в биоматериале /органы и ткани мелких наземных и почвенных животных/ методом газожидкостной хроматографии" ;

- "Методических указаниях по определению 2,4-Д в воде методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии" ;

- "Методических указаниях по ускоренному определению трихлор-ацетата натрия в картофеле хроматографическими методами" ;

- заявке на "Способ определения хлорфенолов" ;

- других методических указаниях по определению ХОС и их метаболитов.

Результаты работы также использованы при оценке качества окружающей среды и воздействия пестицидоп на население в связи с их применением в сельском хозяйстве.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛА},! ДИССЕРТАЦИИ

1. Метаболизм и миграция трихлорацетата натрия в темно-серой лесной почве // Агрохимия. - 1987. - М. - С. 98-102.

2. Влияние трихлорацетата натрия на дождевых червей // Эколо- • гия. - 1988. - Г4. - С.76-78.

3. Содержание фотооксидантов и озона в воздухе свекловичного поля // Гигиена применения, токсикология пестицидов и полимерных материалов. —Киев, 1986. - Вып. 16. - С.61.

4. Аналитические аспекты биомониторинга хлорорганических пестицидов // Перспективные хроматографические и электрохимические методы в санитарной химии. - Таллинн-Тарту, 1988. - С.74-75..

5. Определение полихлорированных фенолов методом ВЭЖХ // Ученые записки Туртуского государственного университета. - Тарту,1989.-"•844. - С.83-88.

6. Накопление хлорсодержащих карбоновых кислот в организме человека // Актуальные вопросы токсикологии, гигиены применения пестицидов и полимерных материалов в нардном хозяйстве: Тез.докл. всео. науч. конф., 30-31 октября 1990 г. - Киев, 1990.,- С.166.

7. 0 накоплении некоторых пестицидов в биосредах человека // Материалы региональной научно-практич. конф. "Влияние факторов внешней среды на реактивность организма. - Киев-Луганск, 1990. -С. 143-144.

8. Экологическая обстановка на сельскохозяйственных угодьях на примере применения 2,4-Д и ТХА // Тез. докл. респ. науч. конф. "Агроэкологическая обстановка на сельскохозяйственных угодьях Украинской ССР и пути снижения их загрязнения токсичными веществами, сентябрь 1989 г. - Черкассы, 1989. - C.I9-20.

9. Биодеградация и транслокация 2,4-ДА и ТХА в системе "почва-растения" // Материалы симп. "Деградация пестицидов при комплексной защите сельскохозяйственных культур от вредных организмов". -Л., 1990. - С.73.

. 10. lietodical approacchen to biomonitoring of organochlorus pesticides // Seventh International Congress of Pesticide Chemistry. Vol. III. Hamburg, August 5-10, 1990. - Hamburg, 1990. - P. 330.

II. Ускоренное определение 2,4-Д в воде методов обращенно-фазовой ЕШХ // Тез. докл. всес. науч. конф. "Аналитическая химия объектов окружающей среды". - Санкт-Петербург - Сочи, I99I.-Ч. I.

Подл, к печ. ¡4Ç1.9J, Формат аО • /"^Бумага НН- •

Печ. офс. Усл. печ. л. Уч.-изд. л. / Тираж/00 ■

Зак. X-U/JS- Бесплатно,

Киевская книжная типография научной книги. Киев, Репина, 4.

Последние десятилетия развития общества связаны с бурным ростом научно-технического прогресса, поэтому, наряду с возрастанием его темпов, возникло ряд актуальных проблем, одной из которых является познание сложных и многообразных экологических процессов, возникающих при хозяйственной деятельности человека.

Антропогенное воздействие на биосферу, оказывающее влияние на среду обитания и здоровье человека, выдвигает экологию на передний край биологических наук У34/. Являясь широкой синтетической наукой, использующей данные различных отраслей знаний, экология позволяет раскрыть процессы взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания. Сложные решения экологических проблем рождают массу взглядов и мнений специалистов на сущность, задачи и место экологии в системе наук /139/. В последнее время широкое распространение получило понимание экологии как науки об охране окружающей среды /136/, поскольку антропогенное вмешательство в природные сообщества часто наносит им экологический ущерб, проявляющийся в качественном изменении окружающей среды /239/. Поэтому охрана окружающей среды является важной задачей научной, социальной, экономической и юридической деятельностью каждого цивилизованного общества /230/.

На современном этапе антропогенного воздействия на природу, процессы экологической деградации носят локальный характер обусловливая различную степень нагрузки на экологические системы и на организм человека в частности, но на их |юне могут обнаруживаться и глобальные тенденции, опасные для биосферы в целом. Одним из важнейших вопросов являются последствия интенсивного применения средств химизации сельскохозяйственного производства (пестициды, минеральные удобрения и др.), избыток которых при юпользовании со временем приводит к их накоплению в элементах гандшафтов, что может вызывать нарушения в функционировании отельных звеньев экосистем, а иногда приводить и к полному их раз-эушению /9, 265У.

Одним из примеров большой антропогенной нагрузки на экосистега является применение средств химизации в районах зерносвекло-юяния Лесостепной зоны Украины при возделывании культур по интен-!ивной технологии, где много лет подряд в качестве средств защиты растений применяются гексахлоран, трихлорацетат натрия и пре-гараты группы 2,4-Д.

Значительный вклад в исследование гигиенических аспектов эко-югической проблемы применения пестицидов вносят советские исследователи. Это прежде всего относится к решению вопросов безопас-юсти для здоровья человека и возможного уменьшения загрязнения жружающей среды. Основоположником направления медицины в области гигиены применения пестицидов является академик АМН СССР Л.И. 1едведь. Начатую им научную работу успешно продолжают подготов-хенные т ученые гигиенисты, токсикологи, врачи и специалисты других профессий, посвящающие свои исследования решению вопросов безопасного применения пестицидов. Однако до настоящего времени основное внимание в гигиенических исследованиях уделялось исходным формам пестицидов, а вопрос: значимости метаболизма токсикантов освещался недостаточно полно.

Цель работы. - Дать комплексную эколо го-гигиеническую оценку метаболизму и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агроэкосистеме как факторов^определяющих воздействие пестицидов на представителей ценоза и человека. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследований. Изучить: - метаболизм и миграцию ТХАН, 2,4-Д, ГХЦГ в агробиоценозе Лесостепной зоны гкраины; влияние пестицидов и их метаболитов на представителей ценоза и качество продукции; возможность использования животных для индикации нагрузки ХОС [а экосистему; миграцию X0G из агробиоценоза в водный и воздушный бассейн;

• закономерности поступления, накопления, превращения и выведения ТХАН, 2,4-Д, ГХЦГ, ДЦТ из организма сельских жителей; возможность передачи X0G и их метаболитов от матери ребёнку до : после его рождения; образование фотосмога над полями сахарной свеклы и степень радиоактивного загрязнения как фактора, сопутствующего, воздействию [естицидов на экосистему, а также:

• дать оценку экономических и экологических последствий интенсив-ого применения агрохимикатов; разработать методики контроля содержания 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦТ их метаболитов на основе современных методов анализа - жидкостей, газожидкостной, тонкослойной хроматографии (ВЭЖХ, ГЖХ, ТСХ).

Объектами исследования выбраны широко применяющиеся в районах ерносвеклосеяния пестициды: гексахлоран, трихлорацетат натрия, роизводные 2,4-Д и их метаболиты.

При проведении исследований использованы традиционные подходы методы, применяющиеся в почвоведении, агрохимии, гигиенических исследованиях и математической обработки данных; новые разработанные нами аналитические методики определения пестицидов и их етаболитов с использованием ВЭЖХ, ГЖХ, ТСХ, а также методики ранее разработанные сотрудниками лаборатории аналитической химии пестицидов ВНИИГИНТОКС и частично модифицированные нами.

- 10

Исследования выполнены в условиях сельскохозяйственного про-1зводства в районах интенсивного зерносвеклосеяния Лесостепной зоны Украины.

Работа проведена в рамках тем (4/82, 19/86, 36/86, 5/87, Ю/87, 1/89, 12/89), выполнявшихся по заданию Совета Министров JGGP и Проблемной Комиссии, включавших следующие вопросы: изуче-ше причин отравления свекловодов на полях и изменения здоровья тселения в связи с нагрузкой пестицидов, применяемых в сельском юзяйстве; разработка основ интегральной оценки качества окружаю-iei среды и создания системы наблюдений за воздействием пестицидов на население в сельскохозяйственных регионах; разработка 'инфицированных методов определения и идентификации остаточных юличеств пестицидов (и их метаболитов), планируемых к производ-!тву в СССР, для санитарно-химических исследований.

Научная но виз на. Впервые проведено комплексное ;сследование путей миграции метаболитов по звеньям экологической ;епи и дана их количественная оценка: установлены закономерности метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ЕХЦГ в агробиоценозе, определяющиеся почвенно-климатическими усовиями Лесостепи Украины; выявлены особенности накопления, метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН в организме животных и растений, роль животных в индикации загрязнения экосистемы гербицидами и их метаболитами;

- выявлены особенности поступления, накопления, превращения и выведения 2,4-Д, ТХАН, метаболитов из организма сельских жителей и возможность их передачи от матери ребёнку до и после его рождения;

- дана комплексная ( качественная и количественная ) оценка нагрузки пестицидов и их метаболитов на представителей ценоза и че

• - II ювека на фоне других видов антропогенного воздействия Сзагряз-юние экосистемы стойкими ХОП, минеральными удобрениями, радио-1уклидами);

- дан анализ экономической эффективности и экологических последний применения агрохимикатов при интенсивной технологии, позволявший выявить нарушения в использовании средств химизации в хозяйствах; разработаны оригинальные методики разделения, идентификации и (пределения смесей ХОС и их метаболитов с привлечением ТСХ, ГЖХ, ЗЭЖХ.

Теоретическое значение исследо-I а н и й. Теоретически обоснованы: закономерности метаболизма л миграции 2,4-Д, ТХАН и ГХЦГ в объектах агробиоценоза; поступление, накопление, превращение и выведение ХОС из организма сель« !ких жителей; возможность индикации загрязнения агроценоза с по-юшью животных - биоиндикаторов. Обоснована значимость метаболиз-ia в опасности для здоровья человека и экосистемы в целом. Анализ :оследствий воздействия метаболитов гербицидов 2,4-Д, ТХАН на объекты агробиогеоценоза вносит вклад в развитие экологического и гигиенического нормирования.

Практическая значимость работы. ,анные диссертационной работы использованы для биомониторинга :естицидов в биосредах человека, что позволяет повысить профилактику неблагоприятного воздействия препаратов на организм, улучить диагностику и лечение лиц, имеющих контакт с пестицидами.

Результаты работы использованы при гигиеническом и могут быть использованы при экологическом нормировании; в проведении мероприятий по улучшению качества окружающей среды, восстановлении нарушений ценозов, сохранении здоровья разных групп населения.

- 12

Данные о содержании 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в почве, воздухе, во-,е, биоматериале растительного и животного происхождения исполь-юваны при решении вопросов о масштабах и объемах производства и [рименения пестицидов в стране.

Результаты наблюдений за динамикой образования фотосмога над юлями должны быть использованы при установлении сроков выхода [а работу полеводов.

Данные о миграции ХОС и их метаболитов в почвенном профиле югут быть использованы при разработке мероприятий по борьбе с федными организмами с учетом мезорельефа местности и состояния ючвенного покрова.

Разработанные на основе современных хроматографических мето-,ов (ВЭЖХ, 1ЖХ, ТСХ) методики, позволяющие идентифицировать до 50 хлореодержащих соединений, могут быть использованы для сани-тарно-химического контроля за содержанием остатков ХОС и их мета-олитов в различных объектах биосферы.

Данные о кумуляции ХОС и их метаболитов в организме дождевых :ервей и полёвки могут быть использованы для индикации загрязнения экосистемы и биомониторинга теплокровных.

На основании результатов исследований разработан ряд организационных, гигиенических и агротехнических мероприятий для снижения нагрузки агрохимикатов на экосистемы и восстановления нару-енных участков пашни.

Результаты диссертационной работы включены в курс лекций по подготовке специалистов СЭС и агрохимслужбы.

Расчеты экономической эффективности использования агрохимика-тов позволяют вскрыть нарушения, допускаемые хозяйствами, что не соответствует экологическим, гигиеническим и агрохимическим требованиям к применению средств химизации в сельскохозяйственном пролзводстве.

Результаты исследований положены в основу двух информационных писем; 14 методических указаний по определению ХОС и их метаболитов в различных объектах биосферы (4 утверждено, 4 направлено на утвервдение, 6 подготовлено к утверждению); заявки на !зобретение (№ 4912986) и 6 рацпредложений.

При выполнении исследований проведено II выездов в обследуе-ше хозяйства; заложено 18 разрезов и 120 почвенных раскопок; )тобрано и проанализировано 3,5 тыс. образцов объектов окружаю-1е.й среды и биоматериала, хроматографический анализ которых проведен по 16 соединениям; разработано и модифицировано на основе *ЭЖХ, ШХ, TGX 14 методик; по материалам диссертации опубликова-ю 28 печатных работ.

На защиту выносятся:

1. Характеристика процессов метаболизма и миграции 2,4-Д, 'ХАН, ГХЦГ в объектах агробиоценоза на фоне других видов антропо-■енной нагрузки.

2. Оценка роли биотического фактора в деградации пестицидов индикация экологического состояния системы.

3. Закономерности и гигиеническая значимость миграции останов пестицидов и их метаболитов из агроценоза в окружающую среду • организм сельских жителей.

4. Оценка экономических и экологических последствий при интенсивном зерносвеклосеянии в Лесостепной зоне Украины.

Работа выполнена в лаборатории аналитической химии пестици-ов ВНИИ гигиены и токсикологии пестицидов, полимеров и пласти-еских масс и посвящается памяти основоположника раздела медици-ы по гигиене применения пестицидов, академика АМН СССР Льва Ива

- - 178 -ВЫВОДЫ

1. Сохранение остатков 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦТ в окружающей среде и вероятность поступления в организм сельских жителей определяется их разложением в агробиоценозе. Представители агробиоценоза (растения, почвенные и наземные животные) поглощают, накапливают, метаболизируют ХОС до более подвижных и токсичных для биоты и человека соединений (2,4-ДХФ, МХУ, ГХБ, ы. - и р -ГХЦГ и др.) и выводят из организма. При постоянном применении препаратов в Лесостепи Украины воздействие токсикантов на обитателей ценоза (микроорганизмы, дождевые черви и др.), снижает самоочищающую способность почвы. Остатки 2,4-Д, ТХАН и их метаболитов в активном слое почвы (Iе10"^ - мг/кг) могут сохраняться в течение 2-3 периодов вегетации культур зерносвекловичо о ного севооборота, а остатки ГХЦГ и ДЦТ (1*10 - 3*10 мг/кг) сохраняются постоянно, поскольку они мало разлагаются абиотическим путем и медленно метаболизируются.

2. Поступление 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДЦТ и их метаболитов из агробиоценоза в окружающую среду связано с переносом и перераспределением в профиле почвы и зависит от рельефа местности, генетических свойств горизонтов почвы {% гумуса, насыщенность основаниями, кислотность, механический и минеральный состав и др.), гидротермического режима и физико-химических свойств соединений (структура, размер и масса молекул, степень их диссоциации, растворимость веществ, их летучесть, способность к сорбции и др.). Миграция метаболитов в вертикальном и горизонтальном направлении почвенного профиля протекает легче, чем исходных веществ, они легче вымываются в нижние горизонты и грунтовые воды, поступают в приземный слой воздуха (I-I0"5 - ЗТО"4 мг/л и 0-2q q

2" 10 мг/м Основными загрязнителями над полями, содержание которых превышало ЦДК для атмосферного воздуха, являлись ДДТ и 2,4-ДХФ (до 6-Ю"3 и 2-Ю"2 мг/м3).

3. Миграция пестицидов в объектах агробиоценоза сопровождается поступлением и накоплением исходных ХОС и продуктов их превращения в выращиваемых культурах. Растения сахарной свеклы, озимой пшеницы и кукурузы метаболизируют 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ и частично выводят их из организма с эксудатом. При больших нагрузках на ценоз процесс самоочищения замедляется, поэтому остатки 2,4-Д и 2,4-ДХФ в зерне пшеницы и кукурузы (I*I0~3 - I'XO"2 мг/кг), в коровьем молоке (до 8*10 мг/л) и ТХАН в корнеплодах свёклы (на уровнях превышающих ЩУ - 1*10 мг/кг) ухудшают качество производимой продукции, имеющей отклонение от гигиенических нормативов. Для оценки нагрузки этих ХОС и их метаболитов на экосистему можно использовать биоиндикаторы, к числу которых относится полёвка избирательно накапливающая в органах и тканях как ХОП, так и гербициды (2,4-Д, ТХАН) до десятков мкг/кг, и дождевые черви, концентрирующие 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ и их метаболиты до сотен мкг/кг массы тела.

4. Поступление 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДДТ и их метаболитов с полей через грунтовые воды и воздушные потоки в питьевую воду и воздух населенного пункта (1*10~^ - 1#10~3 мг/л и 1*10"^ - 8*10~3 q мг/м ) приводит к постоянному контакту различных групп сельского населения с этими соединениями. Поступление ХОС и их метаболитов в колодцы сопровождается вторичным загрязнением подпитывающих вод и концентрированием ксенобиотиков донными отложениями. Поэтому их концентрация в питьевой воде выше, чем в грунтовой (но не превышала ЦДК). Содержание ДДТ и ГХЦГ (до 8*Ю~3 и 6»Ю~3 мг/м3) в воздухе населенного пункта не намного выше, чем над полями, а

- 180

2,4-Д и ТХАН - на том же уровне. Около 40 % от общего загрязнения воздуха изученными пестицидами приходилось на 2,4-ДЖ Содержание ДДТ, ГХЦГ, ГХБ в паровой фазе (50-97 %) вше, чем в аэрозолях (3-50 %). Соотношение изомеров ГХЦГ изменяется в разные периоды года: весной и осенью в аэрозолях над полями преобладают Ь - и сГ- изомеры, в сельской местности - >Г - и о^' -ГХЦГ, а летом отмечена обратная зависимость. В паровой фазе над полями (независимо от времени года) в основном содержались у - и ос -изомеры, а в населенном пункте - ^Г- и «Г-ГХЦГ. При сухом и влажном осаждении ХОС оседают на поверхность домов и приусадебные участки (I-I0"8 - I-I0*"5 мг/см2 ГХБ, ГХЦГ, 2,4-Д, ДЦТ, ТХАН, 2,4-ДХФ и I-I0"5 - 3-Ю""4 мг/л талого снега 2,4-Д, ТХАН, ДДТ, ГХЦГ, 2,4-ДХФ), что приводит к загрязнению жилищ и продукции, производимой в личном хозяйстве крестьян.

5. Загрязнение экосистемы остатками ХОС и их метаболитами приводит к поступлению этих соединений в организм сельских житео т лей, главным образом с пищевыми продуктами (1*10 - 1*10 мг/ сут). Существенный вклад в поступление пестицидов в организм вно

А О сит также загрязненный воздух (2*10 - 5*10 мг/сут). Поступление отдельных соединений с питьевой водой относительно невелико (З'КГ6 - I-X0"3 мг/сут). Суточное поступление 2,4-Д, ГХЦГ, ДДТ, ГХБ, 2,4-ДХФ через три основные источника в период уборки в 2-10 и более раз превышало ДСД каждого из них, а хлоруксусных кислот достигало 0,5 мг/кг массы тела в сутки.

6. Установлено, что с увеличением дозы и продолжительности поступления ХОС и метаболитов в организм сельских жителей их содержание в крови может достигать 2-100 мкг/л каждого из препаратов. С увеличением содержания пестицидов их превращение и выведе

- 181 ние замедляется, это приводит к смещению периода полувыведения на более продолжительное время. С прекращением поступления пестицида в организм, эти процессы ускоряются, но в женском и муж^ ском организмах они протекают неодинаково. Характер превращения и скорость выведения ХОС и их метаболитов из организма человека определяются дозой и продолжительностью воздействия соединений, полом и родом деятельности сельских жителей, ассортиментом потребляемых ими продуктов.

7. Продолжительное воздействие пестицидов на человека обуславливает их содержание в крови в 2-10 и более раз превышающее ДСД ДЦТ, ГХЦГ, 2,4-Д, 2,4-ДХФ, и передачу исходных соединений и продуктов превращения от матери ребёнку. Из организма матери 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ выводятся с молоком (до I-I0"3 - 1-Ю"2 мг/л) в больших количествах, чем с мочой (до 1*Ю~4 - 3*10~"5 мг/л). Содержание гидрофильных 2,4-Д, 2,4-ДХ§, ТХАН в околоплодных водах (2,5'Ю"4 - 1*10~2 мг/л) выше, а липофильных ГХБ, ГХЩ1, ДДТ (1Ф10~4 - З'Ю""3 мг/л) ниже, чем в материнском молоке, что указывает на разное качество нагрузки ХОС до и после рождения ребёнка. Суточное поступление 2,4-Д, 2,4-ДХФ, ГХЦГ, ДДТ с молоком матери в организм ребёнка в наблюдаемых районах Украины в 2-8 и более раз превышало регламент ФА0/В03.

8. Установлено, что метаболизм и миграция 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценозе определяют продолжительность их сохранения в окружающей среде, нагрузку на человека и другие организмы. Постоянное применение этих пестицидов в Лесостепи Украины на фоне загрязнения ландшафта стойкими ХОП, минеральными удобрениями, радионуклидами и других видов нагрузки является причиной отклонения от санитарно-гигиенических нормативов и смещения биологического рав - 182 новесия в агроэкосистеме. Это сопровождается снижением самоочищающей способности ценоза, угнетением гомеостаза полезных организмов, снижением продуктивности и ухудшением качества продукции агроценоза, изменением качества окружающей среды,и возрастанием нагрузки на взрослое и детское сельское население. По показателям видов нагрузки изученная нами экосистема относится к нарушенным ценозам и требует восстановления.

9. Несоблюдение экологических, гигиенических, агрохимических требований в применении пестицидов и минеральных удобрений приводит к экономическим потерям в размере до сотен руб/га пашни основных культур зернопропашного севооборота в год и наносит экологический ущерб, проявляющийся в изменении свойств и плодородия почвы, увеличении общей нагрузки на экосистему, возрастании риска для биоты и человека.

10. Исходя из экологических, гигиенических, социальных и экономических последствий интенсивного приложения агрохимикатов в Лесостепной зоне Украины, в том числе 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ (обнаруженные практически во всех объектах агроэкосистемы), и учитывая неблагоприятное действие на организмы и человека исходных препаратов и их метаболитов (о£-, j^-ГХЦГ, МХУ, 2,4-Д, хлорфенолы, хлорбензолы и др.), которое может усиливаться в сочетании с другими ксенобиотиками различной природы, необходимо пересмотреть регламент применения 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ с целью запрещения обработки ими территорий, где они использовались длительное время.

-183

ВНЕДРЕНИЯ

Результаты диссертационной работы использованы при:

- рассмотрении Комитетом по гигиенической регламентации применения пестицидов вопросов о масштабах и объёмах производства и применения в СССР пестицидов (2,4-Д, ТХАН), а также разработка гигиенических нормативов и регламентов их использования в сельском хозяйстве;

- рассмотрении Комитетом по гигиенической регламентации применения пестицидов вопросов по вводу в действие мощностей и производству химических средств защиты;

- клинических наблюдениях, диагностике и лечении лиц, имеющих профессиональный контакт с пестицидами и занятых в сельскохозяйственном производстве;

- повышении квалификации и подготовке специалистов санитарно-эпидемиологической службы и агрохимических лабораторий.

Данные исследований отражены в:

- информационном письме "Эколого-гигиеническая оценка метаболизма и миграции 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ в агробиоценозе";

- информационном письме "Биомониторинг и эколого-гигиенические последствия применения 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ";

- "Методических указаниях по идентификации (Г-ГХЦГ, его изомеров (о£ р- и ^-ГХЦГ) и метаболитов (полихлорированных фенолов) в биологических жидкостях, органах, тканях и субклеточных фракциях печени теплокровных методом хроматографии в тонком слое сорбента", утвержденных МЗ СССР за № 3194-85 от 3.01.1985г.;

- 184

- "Методических указаниях по групповой идентификации хлорорга-нических пестицидов и их метаболитов в биоматериале, продуктах питания и объектах окружающей среды методом адсорбционной высокоэффективной жидкостной хроматографии", направленных на утверждение в МЗ СССР 11.04.91 г. ( протокол № 43);

- "Методических указаниях по определению 2,4-Д в воде методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии", направленных на утверждение в МЗ СССР II.04.91 г. ( протокол №43);

- "Методических указаниях по ускоренному определению 2,4-Д и ТХА в биоматериале (органы и ткани мелких наземных и почвенных животных) методом газожидкостной хроматографии", направленных на утверждение в МЗ СССР II.04.91 г. (протокол № 43);

- "Методических указаниях по ускоренному определению трихлор-ацетата натрия в картофеле хроматографическими методами", направленных на утверждение в МЗ СССР II.04.91 г. (протокол № 43)

- заявке на авторское изобретение "Способ определения полихлор-фенолов", направленной в Государственный комитет по изобретениям СССР.

- 185

- 172 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа обобщает исследования по изучению превращения и миграции ТХАН, 2,4-Д, ГХЦГ, их метаболитов (хяоруксусные кислоты, 2,4-ДХФ, ГХБ) и изомеров ГХЦГ (У-, J, J3> - и <Г-) в объектах агробиогеоценоза, поступление ксенобиотиков в окружающую среду и организм сельских жителей; в работе дана оценка вклада других неблагоприятных факторов в их воздействие. Разработаны новые методики определения изучаемых пестицидов и их метаболитов в различных объектах биосферы. Представлена схема проведения анализа ХОС, основанная на сочетании современных альтернативных методов (ВЭЖХ, ГЖХ, ТСХ). Определены уровни накопления и влияния изучаемых соединений на живые организмы ценоза. Дана эколого-эко-номическая оценка последствий применения средств химизации по интенсивной технологии возделывания зернопропашных культур в Лесостепной зоне Украины.

Показано, что миграция, детоксикация и метаболизм агрохимика-тов в почве определяют реальную опасность их воздействия на биосферу и человека.

Миграция 2,4-Д, ТХАН, ГХЦГ, ДДТ в почве определяется их биоразложением в активном слое. В Лесостепи Украины остатки гербицидов сохраняются в пахотном слое почвы более года (1*10~^ - 1*10"^ мг/кг), гораздо медленнее разлагаются персистентные ГХЦГ и ДДТ (МО"3 - 3-Ю""2 мг/кг).

Миграция и перераспределение хлоре од ержащих пестицидов и их метаболитов в почве обусловлены рельефом местности, свойствами и гидротермическим режимом почвы; физико-химическими свойствами и подвижностью соединений в этом компоненте биосферы. Миграционные свойства соединений определяются их подвижностью в почвенном ра - 173 створе, уменьшавшейся в ряду: хлоруксусные кислоты >2,4-ДХФ> 2,4-Д > ГХБ > ГХЦГ> ДДТ и подвижностью в воздушной фазе: 2,4-ДХФ > ГХБ > ГХЦГ> ДЦТ > 2,4-Д > хлоруксусные кислоты. Связывание хлоруксусных кислот, 2,4-ДХФ, 2,4-Д органикой твёрдой фазы почвы невелико, но увеличивается для других соединений: ГХБ< ГХЦГ^ ДЦТ и коррелирует с их подвижностью в почвенном растворе. Минеральной частью твёрдой фазы легко удерживаются на сравнительно небольшой период времени хлоруксусные кислоты, 2,4-ДХФ, 2,4-Д, сорбция остальных ХОС более продолжительна и согласуется со степенью их связывания органической частью почвы: ДДТ< ГХЦГ < ГХБ. Метаболиты отличаются от исходных соединений физико-химическими свойствами, летучестью, растворимостью, константой диссоциации и другими показателями. Наши расчёты показали, чтя в почве в ионизированной форме находится более 99 % ТХУ; более 90 % 2,4-Д; более 50 % 2,4-ДХФ и МХУ. Метаболиты ТХАН и 2,4-Д легче исходных соединений мигрируют в горизонтальном и вертикальном направление ях почвенного профиля и выводятся из него в водный и воздушный бассейны.

Постоянная нагрузка ХОС на почву, рекомендуемая в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, угнетает активность представителей агробиоценоза, нарушая их гомео-стаз и снижая их численность и самоочищающую способность системы, что приводит к загрязнению окружающей среды токсичными остатками.

Представители разных популяционных уровней агробиогеоценоза (микроорганизмы, растения, дождевые черви, грызуны, крупный рогатый скот) накапливают, метаболизируют и выводят ХОС из организма в окружающую их среду.

Метаболизм и миграция ЮС в звеньях агробиогеоценоза сопровождается образованием более опасных для живых организмов соединений (МХУ, 2,4-ДХФ, ГХБ, и - и js -ЩГ и др.), что приводит к увеличению нагрузки токсикантов на экосистему в целом и вызывает нарушение её функций.

Объектом индикации степени нагрузки ХОП, гербицидов и их продуктов превращения на экосистему могут служить представители почвенной и наземной фауны (дождевые черви, полевка), избирательно кумулируюоше ксенобиотики в своем организме до сотых и десятых мг/кг массы органа или тела.

В процессе миграции ХОС в агробиогеоценозе происходит поступление токсикантов и их метаболитов в грунтовые воды и приземный

А О о слой воздуха (до 3*10 мг/л и 2*10 мг/м ), а затем в питьевую q воду и атмосферный воздух населенного пункта (до 1*10 мг/л и 8-Ю"2 мг/м3).

Динамика содержания ХОС в воздухе населенного пункта и над полями в основном сходна. Уровни содержания ХОП в паровой фазе (50 - 97 %) выше, чем в аэрозольной (3 - 50 %). Большой вклад в загрязнение воздуха вносит 2,4-ДХФ (около 40 %); концентрации 2,4-Д невелики (до 1*10"^ мг/м3), а производные ТХАН установлены только при наличии в воздухе почвенной пыли. Состав изомеров ГХЦГ изменяется по сезонам и в зависимости от фазы с преобладанием У - и U- или у- и ^-ГХЦГ.

Поступление ксенобиотиков в питьевую воду сопровождается вторичным загрязнением подпитывающих вод, а также концентрированием пестицидов и их метаболитов в донных отложениях колодцев населенных пунктов, что обусловливает более высокое, чем в грунтовых водах, содержание ХОС. Уровни загрязнения питьевой воды пестицидами не превышали нормативных.

- 175

Все изучаемые ХОС (при сухом или влажном осаждении) выводятся из воздуха, загрязняя поверхности домов и приусадебных участей 9 ков (1*10 - 1*10 мг/см ), что приводит к постоянному контакту разных групп населения с ксенобиотиками. Значительный вклад в поступление токсикантов в организм сельских жителей вносит загрязненный воздух во время интенсивных полевых работ (2* Ю-"4 -5* 10 мг/сут). Основной источник поступления ХОС в организм р продукты питания растительного и животного происхождения (1*10 - 1*10 мг/сут), полученные в колхозе и личном хозяйстве крестьян.

С увеличением экспозиции и нагрузки ХОС на человека (и другие живые организмы) происходит замедление метаболизма и выхода токсикантов из организма, что увеличивает период полувыведения. Степень накопления, характер превращения и скорость выведения ХОС' из организма человека определяются: загрязненностью экосистемы, экспозицией ксенобиотиков, полом и родом деятельности людей, ассортиментом потребляемых продуктов, биологическими процессами в организме. После прекращения применения ХОС их содержание в организме уменьшается.

Продолжительное воздействие ХОП (ГХЦГ, ДЦТ) и гербицидов (2,4-Д, ТХАН) на человека обуславливает их накопление в крови превышающее ДСД, и передачу исходных.соединений и продуктов превращения с грудным молоком матери ребенку в первые месяцы его жизни, а также при внутриутробном развитии плода.

Из организма матери с молоком ХОС выводятся в большем коли-о честве (до 1*10 мг/л, чем с мочой (до 3,5*10 мг/л). Содержание гидрофильных 2,4-Д, 2,4-ДХФ и производных ТХАН в околоплодных о водах выше, а липофильных ГХЦГ, ДЦТ ниже (до ПО и 3«10 мг/л),

- - 176 чем в материнском молоке. Это свидетельствует о разном качестве нагрузки ЮС до и после рождения ребенка. Суточное поступление 2,4-Д, 2,4-ДХФ, ГХЦГ и ДЦТ с молоком матери в организм ребенка о 9 в наблюдаемых районах (2* 10"" - 1,2-10 мг/сут) превышало регламенты ФАО/ВОЗ.

Изучаемые ХОС обнаружены практически во всех исследуемых объектах экосистемы, что свидетельствует о продолжительном сохранении в ней и миграции остатков не только персистентных ХОД, но и гербицидов. При этом, большая доля загрязнения приходилась на метаболиты, высокотоксичные соединения, легко распространяющиеся в биосфере. Уровни некоторых ХОС в объектах окружающей среды и пищевых продуктах, производимых в хоззйстве, превышали гигиенические нормативы.

Загрязнение окружающей среды биологически опасными ХОС происходит на фоне нагрузки минеральных удобрений, связанной с технологией возделывания культур, и радиоактивного загрязнения. Завышенные нормы удобрений приводят к загрязнению ландшафта, поступлению соединений азота в атмосферу и образованию токсичного фотосмога, увеличивающего чувствительность организма к ксенобиотикам, а увеличение радиоактивного фона является предпосылкой долговременного совместного канцерогенного действия на человека и живые организмы ионизирующего излучения и токсикантов. В связи с этим, изучение комбинированного действия ксенобиотиков различной природы на человека и биосферу требует дальнейших исследований.

Несоблюдение экологических требований при использовании средств химизации (пестициды, минеральные удобрения) приводит к экономическим потерям в размере неэффективных энергоматериальных затрат, и наносят экологический ущерб, проявляющийся в нагрузке

- 177 на агробиогеоценоз, снижении продуктивности пашни, загрязнении среды, ухудшении здоровья населения и возникновения риска для живых организмов и популяции человека.

По показателям видов нагрузки изученную экологическую систему можно отнести к разряду очень нарушенного ценоза, требующего принятия мер по его восстановлению.

Исходя из экологических, гигиенических, социальных и экономических последствий интенсивного применения средств химизации в Лесостепной зоне Украины, 2,4-Д, ТХАН и ГХЦГ необходимо исключить из числа средств защиты растений на территориях с постоянным их применением, поскольку многие из исходных соединений и про' дуктов их превращения обладают канцерогенным, эмбриотоксическим и другим неблагоприятным действием на организмы, отрицательный эффект которых может усиливаться в сочетании с радиоактивным излучением и загрязнением экосистем минеральными удобрениями.